JPH09504245A

JPH09504245A - 鉄道車輪及びその車輪を得る方法

Info

Publication number: JPH09504245A
Application number: JP7510755A
Authority: JP
Inventors: ヨハンレナートオロフソン，
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-10-05
Filing date: 1994-10-04
Publication date: 1997-04-28
Also published as: AU7866494A; SE9303245D0; DE69416148T2; DE69416148D1; SE9303245L; ATE175927T1; CZ290376B6; EP0721400B1; EP0721400A1; US5910343A; WO1995009736A1; CZ85296A3

Abstract

(57)【要約】本発明は、鉄道車輪（１）の本体（７）の表面精製部分（６）の付着性の改善に関する。表面精製部分（６）は、高エネルギー生成体、好ましくはレーザ照射によって鉄道車輪（１）を処理することによって得られる。鉄道車輪（１）の本体（７）から表面精製部分（６）が離脱するのを防止または阻止するために、鉄道車輪（１）に許容最大応力が負荷されるとき、鉄道車輪（１）に発生するヘルツ圧力は、表面精製部分（６）の下部にある鉄道車輪（１）の本体（７）によって伝達されるように、表面精製部分（６）の最大厚（Ｂ）は選択される。

Description

【発明の詳細な説明】『鉄道車輪及びその車輪を得る方法』本発明は、鉄道車輪の本体に対する表面精製部分の付着性の改善に関する。この表面精製部分は、好ましくはレーザ照射によって生成した高エネルギーで鉄道車輪を処理することによって得ることができる。本願発明は、また、そのような鉄道車輪を得るための簡単な方法に関する。ドイツ特許第１３５０９５８２号によれば、レーザ照射によって表面を精製するか、または表面を改善した鉄道車輪が公知である。しかし、その表面精製部分の厚さは最大限のものではなく、その部分は実質的な厚さを有している。その結果、その部分が離脱する、すなわち、いわゆるフレーキング（剥離）が起こる危険性がある。本発明の目的は、この欠点を避けることにあり、本発明に従って、クレーム１に記載される特徴を有する上記車輪を提供することによって達成される。そのような車輪を得るための方法は、本発明に従って、従属クレーム３に記載される特徴を有するものからなる。そのような特徴を有する車輪は、ヘルツ圧力が実質的に鉄道車輪の本体によって伝達されるということを確実にするので、本体から表面精製部分が離脱するのが防止されるか、または阻止される。本発明を以下の添付図面と共に説明する。第１図は、レール上の鉄道車輪の概略図である。第２図は、本発明の方法によって実施された鉄道車輪の表面処理を概略的に示す図であり、この表面処理は表面に適用された場合である。第３図は、第２図に従って表面への適用または表面被覆が行われた鉄道車輪の概略拡大断面図である。第４図は、本発明の方法による鉄道車輪の表面処理を概略的に示す図であり、この表面処理は表面含浸の場合である。第５図は、第４図に従って表面含浸が行われた鉄道車輪の拡大断面図である。第６図は、本発明の方法を表面へ適用して表面処理された鉄道車輪の一部拡大断面図であり、お互いに隣接する表面処理ストリングは互いに合体している。第７図は、本発明の方法による表面含浸によって表面処理された鉄道車輪の一部拡大断面図であり、お互いに隣接する表面処理ストリングが互いに合体している。第８図は、本発明の方法による表面処理仕上げが施された鉄道車輪の部分断面図である。第９〜１４図は、種々のパターンに本発明の方法によって表面処理ストリングが適用された鉄道車輪の各部を概略的に示す図である。図示された鉄道車輪１は、レール３に沿って回転するか、またはレール３上を走行するのに適した車輪トレッド２を有している。鉄道車輪１は、さらに、レール３のそばにあって、車輪がレール３に対して横方向に移動できないようにするレールフランジ４を有している。鉄道車輪１は、また車輪トレッド２とレールフランジ４との間に円弧状の遷移部分５を有している。遷移部分５の中央部５ａの半径は、中央部５ａの両側の外側部５ｂ、５ｃの半径よりも小さい。鉄道車輪１がレール３上を直線方向に、あるいは曲線方向に、あるいは上昇方向に回転するとき、または転轍機によって方向転換するためにレール３上を回転するとき、遷移部分５に最も近い車輪トレッド２の部分２ａとレールフランジ４の部分４ａ、すなわち、車輪部分Ｓ内のこれらの部分２ａ、５および４ａはレール３によって摩耗し、お互いに滑り、また、滑ることによって騒音を発生する。そのような弊害にさらされる、または弊害を受ける鉄道車輪１の部分２ａ、５および４ａは、高エネルギー、好ましくはレーザ照射によって表面を精製され、車輪１に最大許容圧力が負荷されるときに車輪１に及ぼすヘルツ圧力が表面精製部分６の下部にある鉄道車輪１の本体７によって実質的に伝達されるように、表面精製部分６の最大厚さＢは選択される。それによって、最大許容圧力が車輪１に負荷された本体７からの表面精製部分６の離脱が防止されるか、または阻止される。表面精製部分６の最大厚さは５mmが好ましい。それによって、正常な最大許容圧力が車輪１に負荷されるときに車輪１に及ぼすヘルツ圧力が表面精製部分６の下部にある車輪１の本体７によって実質的に伝達されるのである。表面精製で得られた溶融物に対して、金属、合金、金属混合物および／またはセラミックが添加される。その結果、上記部分２ａ、５および４ａは鉄道車輪の本体７の母材に比べて、摩耗が抑制され、滑り特性が改善され、騒音も小さくなる。本願において、表面精製または表面改善という用語は、表面被覆、表面含浸または表面回復を意味する言葉である。高エネルギー表面精製は、レーザ装置（図示せず）からのビーム８を上記部分２ａ、５および４ａに照射することによってなし遂げられる。一方、同時に、ビーム８によって得られた溶融物に対して金属材料９および／またはセラミック１０が添加される。金属材料９はセラミック１０とともに溶融物に添加されるのが好ましい。溶融物に添加される金属材料９としては、イットリウム、ニオブ、タンタル、ニッケル、クロム、コバルト、モリブデン、錫、鉛、インジウム、ジルコニウム、ケイ素、アルミニウム、チタン、タングステンあるいはバナジウムまたはこれらの金属の少なくとも１種を含む合金または金属混合物を挙げることができる。溶融物に添加されるセラミック１０は、例えば、炭化物、窒化物、酸化物または硼化物を含むものからなる。少なくとも１種の上記金属９、合金または金属混合物および／または少なくとも１種のセラミック１０が車輪トレッド２とレールフランジ４との間の車輪トレッド２と遷移部分５の溶融物および／または表面精製部分に添加される。その結果、車輪トレッド２とレールフランジ４との間の上記車輪トレッド２と遷移部分５、さらにはレールフランジ４が実質的に同じ速さで摩耗するようになる。表面精製によって生じる鉄道車輪１の実質的な加熱が、表面精製部分内およびその近傍の鉄道車輪１の部分に関する狭い範囲でのみ局部的に起きるように、表面精製は鉄道車輪１に局部的に施される。それによって、鉄道車輪１の本体７の母材の必須部分の望ましくない加熱や望ましくない変化が避けられる。鉄道車輪１は車軸に装着された状態で表面精製される。それによって、表面精製中の鉄道車輪１は好ましくは冷風で冷却される。そこで、表面精製中に生じた熱が鉄道車輪１の軸受部に伝達されるのが防止される。それによって、軸受部に存在する潤滑油の好ましくない加熱が避けられるか又は阻止される。さらに、表面精製は、車輪トレッド２とレールフランジ４との間の少なくとも遷移部分５にわたり、また、表面精製は、少なくとも車輪トレッド２の部分２ａおよび／またはレールフランジ４の部分４ａにわたるのが好ましい。ここで、表面精製は、車輪トレッド２とレールフランジ４との間の全遷移部分５にわたり、遷移部分５に隣接するレールフランジ４の部分４ａの他に少なくとも車輪トレッド２の部分２ａにわたるようにすることができる。さらに、表面精製は、遷移部分５に隣接し、車輪トレッド２の中心Ｍから距離Ａ（第８図参照）の位置にある車輪トレッド２の部分２ａにわたるようにすることができる。なお、距離Ａは１０〜２０mmが好ましい。表面精製は、車輪トレッド２とレールフランジ４の外側部４ｂとの間のレールフランジ４の少なくとも高さＨの部分にわたるようにすることができる。表面精製は、車輪トレッド２とレールフランジ４との間の遷移部分５の中央部５ａにおいて最も厚くなるようにされるのが好ましく、遷移部分５の中央部５ａの最も厚い部分から車輪トレッド２の中心Ｍおよびレールフランジ４の外側部４ｂに向かって表面精製の厚さが連続的に減少するのが好ましい。しかし、車輪トレッド２の全幅、全遷移部分５およびレールフランジ４については外側部４ｂと外側部４ｂの近傍、すなわち、鉄道車輪１の外側部を折り返して外側端面に至る部分に対して表面精製を行うのが好ましい。表面精製は、遷移部分５の中心部５ａ（好ましくは、中心部５ａの中心）からレールフランジ４の外側部４ｂおよび車輪トレッド２に向かって行うことができる。表面精製は、鉄道車輪１の外面の走行方向におけるエリアＣ内に表面精製ストリング１１を配置することによって実施することができる。そこで、鉄道車輪１は表面精製ストリング１１を介してレール３と接触する。上記表面精製ストリング１１は、細線として図面に描かれているが、実際のストリングは線の太さよりも太い。第９図と第１０図から明らかなように、すべてのこれらの表面精製ストリング１１は、鉄道車輪１の中心軸１２に対して垂直または実質的に垂直である平面またはレベルＤと平行に位置している。さらに、各表面精製ストリング１１は、半径方向の側面から鉄道車輪１を見た場合に直線となる無端表面精製ストリングとなるように、鉄道車輪１の周りに伸びている。第９図から明らかなように、すべての表面精製ストリング１１の間の間隔は同じにすることができる。しかし、第１０図に示されているように、遷移部分５の中心部５ａ（円弧状遷移部分５の半径が最小である）内の表面精製ストリング１１の間の間隔は狭い。一方、車輪トレッド２および／またはレールフランジ４上の表面精製ストリング１１の間の間隔は広く、その間隔は遷移部分５の中心部５ａから連続的に増加している。第１１図から明らかなように、表面精製ストリング１１の幾らかは、鉄道車輪１の外面に位置し且つ平面Ｄと平行、すなわち、中心軸１２に対して垂直である。一方、他の表面精製ストリング１１は平面Ｅと平行、すなわち、中心軸１２に対して３０〜６０°の角度をなしている。第１２図から明らかなように、平面Ｄと平行に走っている表面精製ストリング１１は、遷移部分５と、車輪トレッド２の部分２ａおよびレールフランジ４の部分４ａ上に位置している。一方、平面またはレベルＥと平行に走っている表面精製ストリング１１は部分４ａに近いレールフランジ４上に位置している。第１２〜１４図から明らかなように、表面精製ストリング１１は直線の代わりに波形、例えば正弦波曲線状である。各波形状表面精製ストリング１１は鉄道車輪１の外面上を走り、各表面精製ストリング１１は平面Ｄに対して実質的に平行である（第１２図参照）。波形状表面精製ストリングは第９図と第１０図に示した表面精製ストリング１１と同様に、同じ間隔に配置することもできるし、異なる問隔に配置することもできる。波形状表面精製ストリング１１および直線状表面精製ストリング１１は、第１３図に示されているように、鉄道車輪１の外面上に断続的に配置することもできる。また、波形状表面精製ストリング１１は平面Ｅと実質的に平行に配置することもできる（第１４図参照）。第６図と第７図から明らかなように、表面精製ストリング１１は部分的に合体するように配置することもできる。ここで、表面精製ストリング１１の幅Ｆの２〜５０％の部分Ｆ１、好ましくは２０〜４０％の部分が、他の表面精製ストリング１１の幅Ｆの２〜５０％の部分、好ましくは２０〜４０％の部分と合体するように配置することができる。表面精製ストリング１１の幅Ｆの部分Ｆ１は他の表面精製ストリング１１の幅Ｆの部分Ｆ１と同じか、または実質的に同じ大きさとなるように合体するのが好ましい。このことは第６図と第７図に示されている。しかし、表面精製ストリング１１の表面は最終的な滑らかな表面を得るためには滑らかではなく、平らでもない。第３図に明らかなように、少なくとも鉄道車輪の一部は、その初期の表面１３に材料９および／または材料１０を添加することによって表面を精製される。材料９および／または材料１０は、この材料の部分９ａおよび／または１０ａが初期の表面１３上に位置するように溶融物に添加される。第５図から明らかなように、鉄道車輪１の他の部分は溶融物に対して、材料９および／または材料１０を初期の表面１３に含浸させることによって表面を精製される。そこで、この材料、少なくともその主要部分は完全に初期の表面１３の下部に位置する。上記したような、初期の表面１３への材料９および／または材料１０の添加は、遷移部分５と車輪トレッド２に対してなされるものであり、初期の表面１３への材料９および／または材料１０の含浸は、レールフランジ４に対してなされるものである。表面精製のあいだ、少なくとも材料９、合金または金属混合物および／またはセラミック１０が溶融物に添加される。そこで、添加された材料９および／または材料１０は、実質的に変化せずに溶融物中に残留する。鉄道車輪１は表面精製前に予熱、すなわち、約２００℃に予熱される。鉄道車輪１の表面精製部分は滑らかできれいな表面を得るために研磨されるのが好ましい。鉄道車輪１は、新たに製造されるとき、最初から表面精製されるのが好ましい。また、鉄道車輪１上に装着され、鉄道車輪１の摩耗部分を覆うリング（図示せず）も同上方法で表面精製できる。本発明による装置と方法は、上記のものに限定されるのではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。また、必要によっては、表面精製部分６の最大厚Ｂは０．５mmとし、他の部分の厚さは５mm以上とし、最大１０％まで表面精製することができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９５年１２月２２日【補正内容】請求の範囲１．高エネルギー生成体、好ましくはレーザ照射（８）によって鉄道車輪（１）を処理することによって得られる表面精製部分（６）の鉄道車輪（１）の本体（７）への付着性を改善した鉄道車輪であって、許容最大圧力が鉄道車輪（１）に負荷されるときに鉄道車輪（１）に発生するヘルツ圧力が表面精製部分（６）の下部の鉄道車輪（１）の本体（７）によって伝達されるように、表面精製部分（６）の最大厚さ（Ｂ）は選択され、それによって、鉄道車輪（１）に許容最大圧力が負荷されるときに本体（７）から表面精製部分（６）が離脱するのが防止されるか又は阻止され、表面精製は鉄道車輪（１）に局部的に実施され、表面精製によって引き起こされる鉄道車輪（１）の加熱は表面精製の実施される箇所の近傍の鉄道車輪（１）の狭い範囲でのみ局部的に生じることを特徴とする鉄道車輪。２．表面精製部分（６）の最大厚さ（Ｂ）は５mmであり、それによって、許容最大圧力が鉄道車輪（１）に負荷されるときに鉄道車輪（１）に発生するヘルツ圧力が表面精製部分（６）の下部にある鉄道車輪（１）の本体（７）によって伝達されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の鉄道車輪。３．高エネルギー生成体、好ましくはレーザ照射（８）によって鉄道車輪（１）を処理することによって得られる表面精製部分（６）の鉄道車輪（１）の本体（７）への付着性を改善した車輪を得るための方法であって、許容最大圧力が鉄道車輪（１）に負荷されるときに鉄道車輪（１）に発生するヘルツ圧力が表面精製部分（６）の下部の鉄道車輪（１）の本体（７）によって伝達されるように表面精製部分（６）の最大厚さ（Ｂ）を選択し、それによって、鉄道車輪（１）に許容最大圧力が負荷されるときに本体（７）から表面精製部分（６）が離脱するのが防止され、表面精製は鉄道車輪（１）に局部的に実施され、表面精製によって引き起こされる鉄道車輪（１）の加熱は表面精製の実施される箇所の近傍の鉄道車輪（１）の狭い範囲でのみ局部的に生じることを特徴とする方法。４．レール３によって摩耗し、および／またはレール３に対してスリップし、および／またはレール３に対してスリップすることによって騒音を発生する、車輪トレッド２の部分（２ａ、５、４ａ）および／またはレールフランジ（４）および／または車輪トレッド（２）とレールフランッジ（４）との間の遷移部分（５）に対して、好ましくはレーザ照射（８）によって生成する高エネルギーでそれらの部分の表面層を少なくとも部分的に溶融し、同時に得られる溶融物に対して、金属（９）、合金または金属混合物および／またはセラミック（１０）を添加し、それによって、上記部分（２ａ、５、４ａ）の摩耗および／またはスリップ特性および／または騒音が鉄道車輪（１）の本体（７）の母材より改善されるように上記部分を表面処理することを特徴とする請求の範囲第３項記載の方法。５．溶融物に対して、金属（９）、合金または金属混合物および／またはセラミック（１０）を添加し、および／または車輪トレッド（２）と、車輪トレッド（２）とレールフランジ（４）との間の遷移部分（５）と、結局はレールフランンジ（４）に表面精製を実施し、その結果、車輪トレッド（２）と、車輪トレッド（２）とレールフランジ（４）との間の遷移部分（５）と、結局はレールフランンジ（４）が、実質的に同じ速さで摩耗することを特徴とする請求の範囲第４項記載の方法。６．車軸に装着された鉄道車輪（１）に表面精製を実施し、そのとき、表面精製中に発生する熱が鉄道車輪（１）の軸受部に伝達されるのが防止され、それによって、軸受部にある潤滑油の加熱が防止されるか又は阻止されるように、表面精製中の鉄道車輪（１）は冷風で冷却されることを特徴とする請求の範囲第３項、第４項または第５項記載の方法。７．遷移部分（５）に隣接し、車輪トレッド（２）の中心（Ｍ）から距離Ａ、好ましくは、車輪トレッド（２）の中心（Ｍ）から１０〜２０mmに位置する車輪トレッド（２）の部分（２ａ）にわたるように表面精製を実施し、さらに、車輪トレッド（２）とレールフランジ（４）の外側部（４ｂ）との間のレールフランジ（４）の高さ（Ｈ）の部分にわたるように表面精製を実施することを特徴とする請求の範囲第３項、第４項、第５項または第６項記載の方法。８．車輪トレッド（２）とレールフランジ（４）との間の遷移部分（５）の中心部（５ａ）において最も厚くなるように表面精製を実施することを特徴とする請求の範囲第３項、第４項、第５項、第６項、または第７項記載の方法。９．遷移部分（５）の中心部（５ａ）における最大厚さ部分から車輪トレッド（２）の中心部（Ｍ）およびレールフランジ（４）の外側部（４ｂ）に向けて連続的に厚さが減少するように表面精製を実施することを特徴とする請求の範囲第７項記載の方法。１０．車輪トレッド（２）とレールフランジ（４）の間の遷移部分（５）の中心部（５ａ）から表面精製を開始することを特徴とする請求の範囲第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項、または第９項記載の方法。１１．遷移部分（５）の中心部（５ａ）からレールフランジ（４）の外側部（４ｂ）に向けて表面精製を実施し、その前か後で、遷移部分（５）の中心部（５ａ）から車輪トレッド（２）の方向に向けて表面精製を実施することを特徴とする請求の範囲第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項または第９項記載の方法。１２．鉄道車輪（１）の外面上の走行方向の範囲（Ｃ）内に表面精製ストリング（１１）を配置して表面精製を実施し、それによって、鉄道車輪（１）が表面精製ストリング（１１）を介してレール（３）と接触することを特徴とする請求の範囲第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項、第９項、第１０項または第１１項記載の方法。１３．鉄道車輪（１）の中心軸（１２）に対して角度をなすように平面またはレベル（ＤまたはＥ）と平行に走るように表面精製ストリング（１１）の少なくとも１つを配置することを特徴とする請求の範囲第１２項記載の方法。１４．鉄道車輪（１）の中心軸（１２）に対して直角または実質的に直角をなす平面またはレベル（Ｄ）と平行に走るように表面精製ストリング（１１）の少なくとも１つを配置することを特徴とする請求の範囲第１３項記載の方法。１５．中心軸（１２）に対して３０〜６０°の角度をなす平面またはレベル（Ｅ）に対して平行に走るように表面精製ストリング（１１）の少なくとも１つを配置することを特徴とする請求の範囲第１３項記載の方法。１６．鉄道車輪（１）の外面上に表面処理リングを形成するように表面精製リング（１１）の少なくとも１つを数箇所において破断することを特徴とする請求の範囲第１２項、第１３項、第１４項または第１５項記載の方法。１７．鉄道車輪（１）の半径方向の側面から見た場合に、波形、好ましくは正弦波曲線となるように表面精製ストリング（１１）の少なくとも１つを配置することを特徴とする請求の範囲第１２項、第１３項、第１４項、第１５項または第１６項記載の方法。１８．鉄道車輪（１）の外面上に表面精製ストリング（１１）を配置し、そのエリア内の中心部、好ましくは車輪トレッド（２）とレールフランジ（４）との間の遷移部分（５）の中心部（５ａ）内に位置する２つの表面精製ストリング（１１）の間の間隔は、鉄道車輪（１）の他の部分、好ましくは、車輪トレッド（２）の部分（２ａおよび／または４ａ）および／またはレールフランジ（４）上に位置する表面精製ストリング（１１）の間の間隔より短いことを特徴とする請求の範囲第１２項、第１３項、第１４項、第１５項、第１６項または第１７項記載の方法。１９．中心部（５ａ）内の表面精製ストリング（１１）の間の間隔が同じか又は実質的に同じであり、一方、車輪トレッド（２）の部分（２ａおよび／または４ａ）および／またはレールフランジ（４）上の表面精製ストリング（１１）の間の間隔は中心部（５ａ）から連続的に増加することを特徴とする請求の範囲１８項記載の方法。２０．車輪トレッド（２）とレールフランジ（４）との間の円弧状遷移部分（５）内の表面精製ストリング（１１）の間の間隔は、その半径がより小さい遷移部分（５）の中心部（５ａ）に位置する表面精製ストリング（１１）の間の間隔よりも短く、その半径がより大きい遷移部分（５）の外側部（５ｂ、５ｃ）に位置する表面精製ストリング（１１）の間の間隔よりも短いことを特徴とする請求の範囲第１８項または第１９項記載の方法。２１．鉄道車輪（１）の外面上であって、鉄道車輪（１）の部分、好ましくは車輪トレッド（２）と、車輪トレッド（２）とレールフランジ（４）との間の遷移部分（５）が含まれる部分に表面精製ストリング（１１）を配置し、鉄道車輪（１）の他の部分、好ましくはレールフランジ（４）が含まれる部分において、鉄道車輪（１）の中心軸（１２）に対して３０〜６０°の角度（α）をなす平面またはレベルに対して平行に走るように他の表面精製ストリング（１１）を配置することを特徴とする請求の範囲第１２項、第１３項、第１４項、第１５項、第１６項、第１７項、第１８項、第１９項または第２０項記載の方法。２２．中心軸（１２）に対して直角であるレベルまたは平面（Ｄ）に対して平行に走るように、遷移部分（５）と該遷移部分に隣接する車輪トレッド（２）の部分（２ａ、４ａ）とレールフランジ（４）上に表面精製ストリング（１１）を配置し、一方、中心軸（１２）に対して３０〜６０°の角度をなすレベルまたは平面（Ｅ）に対して平行に走る表面精製ストリング（１１）は、遷移部分（５）に隣接する部分（４ａ）に隣接するレールフランジ（４）上に配置することを特徴とする請求の範囲第２１項記載の方法。２３．一つ以上の表面精製ストリング（１１）をレールフランジ（４）の外側部（４ｂ）の頂部に配置することを特徴とする請求の範囲第１２項、第１３項、第１４項、第１５項、第１６項、第１７項、第１８項、第１９項、第２０項、第２１項または第２２項記載の方法。２４．鉄道車輪（１）の少なくとも一部、例えば、鉄道車輪（１）の車輪トレッド（２）の一部および／または車輪トレッド（２）と鉄道車輪（１）のレールフランジ（４）との間の遷移部分（５）に対して、材料（９および／または１０）の部分（９ａおよび／または１０ａ）が初期の表面（１３）上に位置するように溶融物に対して材料（９および／または１０）を添加することによって、上記鉄道車輪の少なくとも一部に表面精製を実施することを特徴とする請求の範囲第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項、第９項、第１０項、第１１項、第１２項、第１３項、第１４項、第１５項、第１６項、第１７項、第１８項、第１９項、第２０項、第２１項、第２２項または第２３項記載の方法。２５．鉄道車輪（１）の少なくとも一部、例えば、鉄道車輪（１）のレールフランジ（４）の一部に対して、材料（９および／または１０）が完全に又は少なくともその主要部分が初期の表面（１３）の下部に位置するように初期の表面（１３）に材料（９および／または１０）を溶融含浸させることによって、上記鉄道車輪の少なくとも一部に表面精製を実施することを特徴とする請求の範囲第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項、第９項、第１０項、第１１項、第１２項、第１３項、第１４項、第１５項、第１６項、第１７項、第１８項、第１９項、第２０項、第２１項、第２２項、第２３項または第２４項記載の方法。２６．鉄道車輪（１）の少なくとも一部、例えば、鉄道車輪（１）の車輪トレッド（２）の一部および／または車輪トレッド（２）と鉄道車輪（１）のレールフランジ（４）との間の遷移部分（５）に対して、材料（９および／または１０）の部分（９ａおよび／または１０ａ）が初期の表面（１３）上に位置するように溶融物に対して材料（９および／または１０）を添加することによって、上記鉄道車輪の少なくとも一部に表面精製を実施し、また、鉄道車輪（１）の少なくとも他の一部、例えば、鉄道車輪（１）のレールフランジ（４）の一部に対して、材料（９および／または１０）が完全に又は少なくともその主要部分が初期の表面（１３）の下部に位置するように初期の表面（１３）に材料（９および／または１０）を溶融含浸させることによって、上記鉄道車輪の少なくとも他の一部に表面精製を実施することを特徴とする請求の範囲第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項、第９項、第１０項、第１１項、第１２項、第１３項、第１４項、第１５項、第１６項、第１７項、第１８項、第１９項、第２０項、第２１項、第２２項、第２３項、第２４項または第２５項記載の方法。２７．表面精製の間の溶融物に対して少なくとも金属（９）、合金、または金属混合物および／または少なくともセラミック（１０）を添加し、添加材料（９および／または１０）が実質的に変化せずに溶融物中に残留することを特徴とする請求の範囲第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項、第９項、第１０項、第１１項、第１２項、第１３項、第１４項、第１５項、第１６項、第１７項、第１８項、第１９項、第２０項、第２１項、第２２項、第２３項、第２４項、第２５項または第２６項記載の方法。２８．表面精製前に鉄道車輪（１）の全体に予熱を施し、それによって上記鉄道車輪が２００℃以上に予熱されることを特徴とする請求の範囲第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項、第９項、第１０項、第１１項、第１２項、第１３項、第１４項、第１５項、第１６項、第１７項、第１８項、第１９項、第２０項、第２１項、第２２項、第２３項、第２４項、第２５項、第２６項または第２７項記載の方法。２９．表面を滑らかにするためおよび／または表面を平らにするために鉄道車輪（１）の表面精製部分を研磨することを特徴とする請求の範囲第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項、第９項、第１０項、第１１項、第１２項、第１３項、第１４項、第１５項、第１６項、第１７項、第１８項、第１９項、第２０項、第２１項、第２２項、第２３項、第２４項、第２５項、第２６項、第２７項または第２８項記載の方法。３０．初期の設計において鉄道車輪（１）に表面精製を実施することを特徴とする請求の範囲第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項、第９項、第１０項、第１１項、第１２項、第１３項、第１４項、第１５項、第１６項、第１７項、第１８項、第１９項、第２０項、第２１項、第２２項、第２３項、第２４項、第２５項、第２６項、第２７項、第２８項または第２９項記載の方法。３１．鉄道車輪（１）上に装着され、その摩耗部分を覆うリングに表面処理を実施することを特徴とする請求の範囲第３項、第４項第５項、第６項、第７項、第８項、第９項、第１０項、第１１項、第１２項、第１３項、第１４項、第１５項、第１６項、第１７項、第１８項、第１９項、第２０項、第２１項、第２２項、第２３項、第２４項、第２５項、第２６項、第２７項、第２８項、第２９項または第３０項記載の方法。

Claims

【特許請求の範囲】１．高エネルギー生成体、好ましくはレーザ照射（８）によって鉄道車輪（１）を処理することによって得られる表面精製部分（６）の鉄道車輪（１）の本体（７）への付着性を改善した鉄道車輪であって、許容最大圧力が鉄道車輪（１）に負荷されるときに鉄道車輪（１）に発生するヘルツ圧力が表面精製部分（６）の下部の鉄道車輪（１）の本体（７）によって伝達されるように、表面精製部分（６）の最大厚さ（Ｂ）は選択され、それによって、鉄道車輪（１）に許容最大圧力が負荷されるときに本体（７）から表面精製部分（６）が離脱するのが防止されるか又は阻止されることを特徴とする鉄道車輪。２．表面精製部分（６）の最大厚さ（Ｂ）は５mmであり、それによって、許容最大圧力が鉄道車輪（１）に負荷されるときに鉄道車輪（１）に発生するヘルツ圧力が表面精製部分（６）の下部にある鉄道車輪（１）の本体（７）によって伝達されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の鉄道車輪。３．高エネルギー生成体、好ましくはレーザ照射（８）によって鉄道車輪（１）を処理することによって得られる表面精製部分（６）の鉄道車輪（１）の本体（７）への付着性を改善した車輪を得るための方法であって、許容最大圧力が鉄道車輪（１）に負荷されるときに鉄道車輪（１）に発生するヘルツ圧力が表面精製部分（６）の下部の鉄道車輪（１）の本体（７）によって伝達されるように表面精製部分（６）の最大厚さ（Ｂ）を選択し、それによって、鉄道車輪（１）に許容最大圧力が負荷されるときに本体（７）から表面精製部分（６）が離脱するのが防止されることを特徴とする方法。４．レール３によって摩耗し、および／またはレール３に対してスリップし、および／またはレール３に対してスリップすることによって騒音を発生する、車輪トレッド２の部分（２ａ、５、４ａ）および／またはレールフランジ（４）および／または車輪トレッド（２）とレールフランッジ（４）との間の遷移部分（５）に対して、好ましくはレーザ照射（８）によって生成する高エネルギーでそれらの部分の表面層を少なくとも部分的に溶融し、同時に得られる溶融物に対して、金属（９）、合金または金属混合物および／またはセラミック（１０）を添加し、それによって、上記部分（２ａ、５、４ａ）の摩耗および／またはスリップ特性および／または騒音が鉄道車輪（１）の本体（７）の母材より改善されるように上記部分を表面処理することを特徴とする請求の範囲第３項記載の方法。５．溶融物に対して、金属（９）、合金または金属混合物および／またはセラミック（１０）を添加し、および／または車輪トレッド（２）と、車輪トレッド（２）とレールフランジ（４）との間の遷移部分（５）と、結局はレールフランンジ（４）に表面精製を実施し、その結果、車輪トレッド（２）と、車輪トレッド（２）とレールフランジ（４）との間の遷移部分（５）と、結局はレールフランンジ（４）が、実質的に同じ速さで摩耗することを特徴とする請求の範囲第４項記載の方法。６．表面精製によって引き起こされる鉄道車輪（１）の実質的な加熱が鉄道車輪（１）の全体に対しては小さい、表面精製の箇所の近傍の狭い範囲でのみ局部的に生じるように、鉄道車輪（１）に局部的に表面精製を実施し、その結果、鉄道車輪（１）の本体（７）の母材の必須部分の好ましくない加熱や好ましくない変化が避けられることを特徴とする請求の範囲第３項、第４項または第５項記載の方法。７．車軸に装着された鉄道車輪（１）に表面精製を実施し、そのとき、表面精製中に発生する熱が鉄道車輪（１）の軸受部に伝達されるのが防止され、それによって、軸受部にある潤滑油の加熱が防止されるか又は阻止されるように、表面精製中の鉄道車輪（１）は冷風で冷却されることを特徴とする請求の範囲第３項、第４項、第５項または第６項記載の方法。８．遷移部分（５）に隣接し、車輪トレッド（２）の中心（Ｍ）から距離Ａ、好ましくは、車輪トレッド（２）の中心（Ｍ）から１０〜２０mmに位置する車輪トレッド（２）の部分（２ａ）にわたるように表面精製を実施し、さらに、車輪トレッド（２）とレールフランジ（４）の外側部（４ｂ）との間のレールフランジ（４）の高さ（Ｈ）の部分にわたるように表面精製を実施することを特徴とする請求の範囲第３項、第４項、第５項、第６項または第７項記載の方法。９．車輪トレッド（２）とレールフランジ（４）との間の遷移部分（５）の中心部（５ａ）において最も厚くなるように表面精製を実施することを特徴とする請求の範囲第３項、第４項、第５項、第６項、第７項または第８項記載の方法。１０．遷移部分（５）の中心部（５ａ）における最大厚さ部分から車輪トレッド（２）の中心部（Ｍ）およびレールフランジ（４）の外側部（４ｂ）に向けて連続的に厚さが減少するように表面精製を実施することを特徴とする請求の範囲第８項記載の方法。１１．車輪トレッド（２）とレールフランジ（４）の間の遷移部分（５）の中心部（５ａ）から表面精製を開始することを特徴とする請求の範囲第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項、第９項または第１０項記載の方法。１２．遷移部分（５）の中心部（５ａ）からレールフランジ（４）の外側部（４ｂ）に向けて表面精製を実施し、その前か後で、遷移部分（５）の中心部（５ａ）から車輪トレッド（２）の方向に向けて表面精製を実施することを特徴とする請求の範囲第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項、第９項または第１０項記載の方法。１３．鉄道車輪（１）の外面上の走行方向の範囲（Ｃ）内に表面精製ストリング（１１）を配置して表面精製を実施し、それによって、鉄道車輪（１）が表面精製ストリング（１１）を介してレール（３）と接触することを特徴とする請求の範囲第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項、第９項、第１０項、第１１項または第１２項記載の方法。１４．鉄道車輪（１）の中心軸（１２）に対して角度をなすように平面またはレベル（ＤまたはＥ）と平行に走るように表面精製ストリング（１１）の少なくとも１つを配置することを特徴とする請求の範囲第１３項記載の方法。１５．鉄道車輪（１）の中心軸（１２）に対して直角または実質的に直角をなす平面またはレベル（Ｄ）と平行に走るように表面精製ストリング（１１）の少なくとも１つを配置することを特徴とする請求の範囲第１４項記載の方法。１６．中心軸（１２）に対して３０〜６０°の角度をなす平面またはレベル（Ｅ）に対して平行に走るように表面精製ストリング（１１）の少なくとも１つを配置することを特徴とする請求の範囲第１４項記載の方法。１７．鉄道車輪（１）の外面上に表面処理リングを形成するように表面精製リング（１１）の少なくとも１つを数箇所において破断することを特徴とする請求の範囲第１３項、第１４項、第１５項または第１６項記載の方法。１８．鉄道車輪（１）の半径方向の側面から見た場合に、波形、好ましくは正弦波曲線となるように表面精製ストリング（１１）の少なくとも１つを配置することを特徴とする請求の範囲第１３項、第１４項、第１５項、第１６項または第１７項記載の方法。１９．鉄道車輪（１）の外面上に表面精製ストリング（１１）を配置し、そのエリア内の中心部、好ましくは車輪トレッド（２）とレールフランジ（４）との間の遷移部分（５）の中心部（５ａ）内に位置する２つの表面精製ストリング（１１）の間の間隔は、鉄道車輪（１）の他の部分、好ましくは、車輪トレッド（２）の部分（２ａおよび／または４ａ）および／またはレールフランジ（４）上に位置する表面精製ストリング（１１）の間の間隔より短いことを特徴とする請求の範囲第１３項、第１４項、第１５項、第１６項、第１７項または第１８項記載の方法。２０．中心部（５ａ）内の表面精製ストリング（１１）の間の間隔が同じであるか又は実質的に同じであり、一方、車輪トレッド（２）の部分（２ａおよび／または４ａ）および／またはレールフランジ（４）上の表面精製ストリング（１１）の間の間隔は中心部（５ａ）から連続的に増加することを特徴とする請求の範囲１９項記載の方法。２１．車輪トレッド（２）とレールフランジ（４）との間の円弧状遷移部分（５）内の表面精製ストリング（１１）の間の間隔は、その半径がより小さい遷移部分（５）の中心部（５ａ）に位置する表面精製ストリング（１１）の間の間隔よりも短く、その半径がより大きい遷移部分（５）の外側部（５ｂ、５ｃ）に位置する表面精製ストリング（１１）の間の間隔よりも短いことを特徴とする請求の範囲第１９項または第２０項記載の方法。２２．鉄道車輪（１）の外面上であって、鉄道車輪（１）の部分、好ましくは車輪トレッド（２）と、車輪トレッド（２）とレールフランジ（４）との間の遷移部分（５）が含まれる部分に表面精製ストリング（１１）を配置し、鉄道車輪（１）の他の部分、好ましくはレールフランジ（４）が含まれる部分において、鉄道車輪（１）の中心軸（１２）に対して３０〜６０°の角度（α）をなす平面またはレベルに対して平行に走るように他の表面精製ストリング（１１）を配置することを特徴とする請求の範囲第１３項、第１４項、第１５項、第１６項、第１７項、第１８項、第１９項、第２０項または第２１項記載の方法。２３．中心軸（１２）に対して直角であるレベルまたは平面（Ｄ）に対して平行に走るように、遷移部分（５）と該遷移部分に隣接する車輪トレッド（２）の部分（２ａ、４ａ）とレールフランジ（４）上に表面精製ストリング（１１）を配置し、一方、中心軸（１２）に対して３０〜６０°の角度をなすレベルまたは平面（Ｅ）に対して平行に走る表面精製ストリング（１１）は、遷移部分（５）に隣接する部分（４ａ）に隣接するレールフランジ（４）上に配置することを特徴とする請求の範囲第２２項記載の方法。２４．一つ以上の表面精製ストリング（１１）をレールフランジ（４）の外側部（４ｂ）の頂部に配置することを特徴とする請求の範囲第１３項、第１４項、第１５項、第１６項、第１７項、第１８項、第１９項、第２０項、第２１項、第２２項または第２３項記載の方法。２５．鉄道車輪（１）の少なくとも一部、例えば、鉄道車輪（１）の車輪トレッド（２）の一部および／または車輪トレッド（２）と鉄道車輪（１）のレールフランジ（４）との間の遷移部分（５）に対して、材料（９および／または１０）の部分（９ａおよび／または１０ａ）が初期の表面（１３）上に位置するように溶融物に対して材料（９および／または１０）を添加することによって、上記鉄道車輪の少なくとも一部に表面精製を実施することを特徴とする請求の範囲第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項、第９項、第１０項、第１１項、第１２項、第１３項、第１４項、第１５項、第１６項、第１７項、第１８項、第１９項、第２０項、第２１項、第２２項、第２３項または第２４項記載の方法。２６．鉄道車輪（１）の少なくとも一部、例えば、鉄道車輪（１）のレールフランジ（４）の一部に対して、材料（９および／または１０）が完全に又は少なくともその主要部分が初期の表面（１３）の下部に位置するように初期の表面（１３）に材料（９および／または１０）を溶融含浸させることによって、上記鉄道車輪の少なくとも一部に表面精製を実施することを特徴とする請求の範囲第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項、第９項第１０項、第１１項、第１２項、第１３項、第１４項、第１５項、第１６項、第１７項、第１８項、第１９項、第２０項、第２１項、第２２項、第２３項、第２４項または第２５項記載の方法。２７．鉄道車輪（１）の少なくとも一部、例えば、鉄道車輪（１）の車輪トレッド（２）の一部および／または車輪トレッド（２）と鉄道車輪（１）のレールフランジ（４）との間の遷移部分（５）に対して、材料（９および／または１０）の部分（９ａおよび／または１３ａ）が初期の表面（１３）上に位置するように溶融物に対して材料（９および／または１０）を添加することによって、上記鉄道車輪の少なくとも一部に表面精製を実施し、また、鉄道車輪（１）の少なくとも他の一部、例えば、鉄道車輪（１）のレールフランジ（４）の一部に対して、材料（９および／または１０）が完全に又は少なくともその主要部分が初期の表面（１３）の下部に位置するように初期の表面（１３）に材料（９および／または１０）を溶融含浸させることによって、上記鉄道車輪の少なくとも他の一部に表面精製を実施することを特徴とする請求の範囲第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項、第９項、第１０項、第１１項、第１２項、第１３項、第１４項、第１５項、第１６項、第１７項、第１８項、第１９項、第２０項、第２１項、第２２項、第２３項、第２４項、第２５項または第２６項記載の方法。２８．表面精製の間の溶融物に対して少なくとも金属（９）、合金、または金属混合物および／または少なくともセラミック（１０）を添加し、添加材料（９および又は１０）が実質的に変化せずに溶融物中に残留することを特徴とする請求の範囲第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項、第９項、第１０項、第１１項、第１２項、第１３項、第１４項、第１５項、第１６項、第１７項、第１８項、第１９項、第２０項、第２１項、第２２項、第２３項、第２４項、第２５項、第２６項または第２７項記載の方法。２９．表面精製前に鉄道車輪（１）の全体に予熱を施し、それによって上記鉄道車輪が２００℃以上に予熱されることを特徴とする請求の範囲第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項、第９項、第１０項、第１１項、第１２項、第１３項、第１４項、第１５項、第１６項、第１７項、第１８項、第１９項、第２０項、第２１項、第２２項、第２３項、第２４項、第２５項、第２６項、第２７項または第２８項記載の方法。３０．表面を滑らかにするためおよび／または表面を平らにするために鉄道車輪（１）の表面精製部分を研磨することを特徴とする請求の範囲第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項、第９項、第１０項、第１１項、第１２項、第１３項、第１４項、第１５項、第１６項、第１７項、第１８項、第１９項、第２０項、第２１項、第２２項、第２３項、第２４項、第２５項、第２６項、第２７項、第２８項または第２９項記載の方法。３１．初期の設計において鉄道車輪（１）に表面精製を実施することを特徴とする請求の範囲第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項、第９項、第１０項、第１１項、第１２項、第１３項、第１４項、第１５項、第１６項、第１７項、第１８項、第１９項、第２０項、第２１項、第２２項、第２３項、第２４項、第２５項、第２６項、第２７項、第２８項、第２９項または第３０項記載の方法。３２．鉄道車輪（１）上に装着され、その摩耗部分を覆うリングに表面処理を実施することを特徴とする請求の範囲第３項、第４項、第５項、第６項、第７項、第８項、第９項、第１０項、第１１項、第１２項、第１３項、第１４項、第１５項、第１６項、第１７項、第１８項、第１９項、第２０項、第２１項、第２２項、第２３項、第２４項、第２５項、第２６項、第２７項、第２８項、第２９項、第３０項または第３１項記載の方法。